肽-儿茶酚胺共组装纳米结构的荧光可编程调控：疏水微环境工程化设计及其生物应用

【编辑推荐】本研究通过序列特异性肽（GYK三肽/Ac-IIIGYK-NH2六肽）与梯度疏水性儿茶酚胺的共组装，构建了具有可调荧光的层级纳米结构。利用分子模拟（MD）、高效液相色谱（HPLC）和原子力显微镜（AFM）证实，异丙肾上腺素等疏水基团形成的致密核可隔离水分子的荧光淬灭效应，使荧光强度提升40 nm红移。β-折叠六肽模板化的纳米带实现了pH（8.0/7.0）响应组装，酪氨酸酶响应体系在B16黑色素瘤细胞中展现选择性细胞毒性，为靶向生物应用提供了超分子设计范式。

　　

Highlight

通过精准设计肽-儿茶酚胺共组装体系的疏水微环境，实现了荧光性能的可编程调控——疏水核隔离水分子淬灭效应，使发射光谱红移40 nm，量子产率显著提升。

Results and discussion

儿茶酚胺在碱性缓冲液中自组装形成绿色荧光纳米结构（图2a），但其本征低量子产率需通过疏水微环境工程改良。去甲肾上腺素-GYK共组装纳米结构表现出独特的荧光增强现象：分子动力学模拟显示，儿茶酚胺的异丙基等疏水侧链形成"分子护盾"，将发色团与水分子的平均接触概率从78%降至12%，使荧光寿命延长3.2倍。高效液相色谱（HPLC）证实，六肽Ac-IIIGYK-NH₂通过反平行β-折叠引导纳米带形成，在pH 8.0时产生稳定荧光（λ_em=475 nm），而pH<7.0时发生解组装导致荧光淬灭。

Conclusion

本研究通过多层级材料设计策略：分子层面构建酪氨酸富集短肽-儿茶酚胺疏水核（经MD验证），结构层面利用β-折叠纳米纤维空间隔离发色团，系统层面开发酪氨酸酶响应性组装体。该工作为（1）荧光生物传感器、（2）肿瘤靶向诊疗、（3）仿生光捕获系统提供了新思路。